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Vortrag von Tim und Dirk Gräning
TU-Berlin SoSe´09
Gliederung
1. Klassen der Brüche und Risse
2. Unter- und überkritisches Wachstum
3. Spannungsintensitätsfaktor K
4. Geometriefaktor Y
5. Energiebetrachtung
6. Risswachstum am Beispiel Gleit- und
Spaltbruch
Klassen der Brüche und Risse
mechanisch
Bedingte
thermisch
Bedingte
korrosions-
bedingte
Gewaltbrüche
Schwing- und Ermüdungsbrüche
besonders
KriechbrücheKorrosionsbruch
Unter- und überkritisches Wachstum
Unterkritisches bzw. stabiles Risswachstum (KI0<KI<KIc)
Überkritisches bzw. instabiles Risswachstum (KIc<KI)
- Wachstum ist zeitabhängig (da/dt)
- wächst solange bis die Bruchzähigkeit KIc erreicht ist und der Rissfortschritt
instabil wird
- generell wenn das Material an der Rissspitze aufgrund zeitabhängiger
Prozesse geschwächt wird
- kann infolge von stabilem Risswachstum auftreten
- genügend Energie vorrausgesetzt -> Energiefreisetzung
- hohe Rissgeschwindigkeit und meist Sprödbruch
Spannungsintensitätsfaktor K
a : halbe Risslänge
Y : Geometriefaktor[KI] = MPa m0.5
- beschreibt das Spannungsfeld in der Nähe der Rissspitze
- abhängig von Riss- und Bauteilgeometrie und der äußeren Belastung
Kennwert:
KIc : Bruch- bzw. Risszähigkeit
(KIc<KI) ~> Gewaltbruch
Spannungsintensitätsfaktor K
X
X
Ris
slä
ng
ea
Zyklen N
ao
ac2
s2
s1s1 < s2
ac1
da/dN2
da/dN1
ac : kritische Risslänge
Rissausbreitung allgemein
Zugspannung öffnet den Riss
Druckspannung schließt den Riss
Geometriefaktoren
Energiebetrachtung
Beispiel Gleitbruch
Beispiel Spaltbruch
Tritt bei niedrigen Temperaturen und hohen Belastungsgeschwindigkeiten bei krz-
Metallgittern auf, da diese Metalltypen in der Regel etwas spröder , als kfz-Metalle,
sind.
Lokale Spannungszentren im Bauteil, sowie Geometrievoraussetzungen führen zu
inhomogen verteilten Anrissen
Rissfortschritt wird durch andere Mikrostruktur in der Nachbarschaft behindert
Stationärer Riss bei Lasterhöhung stabile Ausbreitung
Risswachtum beim Spaltbruch: Senkrecht zur größten Zugspannung, Riss erfolgt
ausschließlich durch Auftrennen der Atombindungen
Clip: Rissfortschritt
It is growing from a 1/16" x 5/16" notch in the
side of a specimen that is 2" wide and 1/8" thick.
The notch is machined with an end mill. The
surface finish in the notch is about the same as
a properly drilled hole. Thealuminum is 7075-T6.
Quellen
„Ermüdungsfestigkeit“ von Dieter Radaj,
Michael Vormwald, 3.Auflage, Springer Verlag
Mechanisches Verhalten der Werkstoffe,
Rösler, 3.Auflage, Vieweg+Teubner
Skript zur VL HVAT Metalle zur TU-Berlin,
SoSe´09
youtube.com: „fatique crack“